近日，林木遗传育种全国重点实验室、生物科学与技术学院种子生物学研究团队在Plant Physiology（中国科学院一区Top），在线发表了题为Glutathionylation of a glycolytic enzyme promotes cell death and vigor loss during aging of elm seeds的研究论文，揭示了谷胱甘肽化修饰介导的GAPDH-VDAC蛋白互作调控家榆种子活力和细胞死亡的分子机制。

图1 Plant Physiology在线发表截图

种质资源是地球生命的基础，也是人类赖以生存和发展的根本。种子自成熟起便要经历老化过程，导致其活力不可逆下降甚至完全丧失，为农林业生产带来了巨大损失，也使得植物多样性保护面临严峻挑战。

图2 VDAC参与细胞死亡和种子老化的调控

本研究发现，家榆种子老化过程中糖酵解酶GAPDH1的半胱氨酸位点发生谷胱甘肽化修饰，与线粒体离子通道蛋白VDAC蛋白互作后引起线粒体膜通透性转变，导致促凋亡因子释放，加速了细胞凋亡的发生。电感耦合等离子体质谱和生化方法分析表明，老化过程中游离的金属锌水平升高，引起胞内GSH含量增加，进而促进了GAPDH的谷胱甘肽化修饰。与上述结果一致的是，锌特异性螯合剂能显著延缓家榆、萝卜、辣椒和卷心菜等多种种子的老化进程。

图3 GAPDH谷胱甘肽化修饰介导其与VDAC互作

综上所述，Zn-GSH-GAPDH1轴在种子老化过程中调节VDAC门控功能，促进细胞死亡、加速种子活力丧失。因此，抑制该途径对于延缓种子老化具有重要作用。本研究揭示了具有普适性的种子活力调控机制，为种质资源长期保存的实践工作奠定了基础。

图4 谷胱甘肽化GAPDH-VDAC互作调控种子细胞死亡模式图

我校生物科学与技术学院薛华副教授、汪晓峰教授和已毕业博士李莹为本文通讯作者，李莹和已毕业硕士研究生王昱为本文共同第一作者。英国皇家植物园邱园千年种子库前首席科学家、中国科学院昆明植物研究所Hugh W. Pritchard研究员对本研究进行了指导。本研究得到了国家自然科学基金（31971646、91954202和31770700）等项目的资助与支持。

论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae197